KR101244404B1 - 캐드 데이터 변환기, 이를 이용한 3차원 캐드 모델링 시스템 및 이를 이용한 3차원 배관의 설계방법 - Google Patents

캐드 데이터 변환기, 이를 이용한 3차원 캐드 모델링 시스템 및 이를 이용한 3차원 배관의 설계방법 Download PDF

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Abstract

캐드 테이터 변환기가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 캐드 변환기는, 응력해석 프로그램의 결과파일을 입력받는 결과파일 입력부; 및 입력된 결과파일을 응력해석 프로그램의 종류에 따라 파일구조를 파악하여 3차원 캐드 프로그램이 사용할 수 있는 형태의 신축변위파일을 생성하는 캐드 데이터 생성부;를 포함한다.

Description

캐드 데이터 변환기, 이를 이용한 3차원 캐드 모델링 시스템 및 이를 이용한 3차원 배관의 설계방법{CAD DATA CONVERTING APPARATUS, 3D CAD MODELING SYSTEM USING THE SAME, AND DESIGN METHOD OF 3D PIPE USING THE SAME}
본 발명은 3차원 배관의 신축된 변위상태를 모델링하는 3차원 캐드 모델링 시스템 및 이를 이용한 3차원 배관의 설계방법에 관한 것으로, 특히 발전소나 플랜트의 계통을 구성하는 배관 내부의 유체온도에 따라 신축하는 배관의 변위 상태를 반영한 3차원 캐드 모델링 시스템 및 배관의 설계방법에 관한 것이다.
3차원(3D) 캐드(CAD) 모델링 시스템은 발전소 및 플랜트 설계에 필요한 법령(CODE)과 규격(STANDARD)이 적용된 재질과 치수 데이터를 기반으로 하여 배관 등의 주요 구성요소의 3차원 캐드 모델을 생성한 후, 구성요소 간의 간섭 검토와 도면을 작성하는 시스템이다.
기존의 3차원 캐드 프로그램은 배관 내부의 유체온도가 반영되지 않은 설치상태만을 고려한 3차원 캐드 모델링 만이 가능하였다. 따라서, 실제 운전상태에서 배관 내부의 유체 온도에 따라 불특정(X, Y, Z) 방향으로 신축 변위가 발생하는 배관을 대상으로 주변 배관, 개구부 및 주위 구조물과의 간섭을 설계단계에서 정확히 검토할 수 있는 방법을 제공하지 못하고 있다.
한편, 배관 응력해석 프로그램은 발전소 및 플랜트 설계에 필요한 법령과 규격을 기반으로 해서 배관의 압력 및 온도를 고려하여 배관의 하중, 변위, 응력 및 진동을 계산함으로써 배관의 건전성을 평가하는 프로그램이다.
현재까지 발전소 및 플랜트 설계에 있어서 신축변위를 고려한 구성요소 간의 간섭여부를 파악하는 방법은 배관 응력해석 프로그램의 해석 결과를 참조하여, 배관이 통과하는 개구부나 주변 구조물과 간섭이 예상되는 부분의 신축 변위 치수를 대용량의 배관해석 결과 파일에서 수작업으로 검색한 후, 3차원 캐드 모델이나 2차원 배관 배치도면에서 그 위치를 검색하여 주변 구조요소와의 간격을 계산하여 일일이 비교하는 것이다. 그러나, 이러한 수작업은 많은 시간과 노력을 필요로 하고 있으며, 현실적으로 발전소 및 플랜트 내의 모든 배관을 대상으로 한 주변 구조물과의 간섭 검토는 불가능 상태이다.
또한, 3차원 캐드 시스템 및 배관 응력해석 프로그램은 고유의 파일 형태를 보유하고 있어 배관 응력해석 프로그램의 신축 변위 해석 결과를 3차원 캐드 시스템에 직접 반영할 수 없는 근본적인 호환성의 문제를 지니고 있다.
본 발명은 발전소 및 플랜트 배관의 응력해석 프로그램과 연계하여 응력해석에 의한 결과를 반영하여 신축변형된 배관의 3차원 캐드 모델을 생성하는 시스템 및 방법으로서, 배관 응력해석 프로그램의 종류에 무관하게 해석결과를 캐드 시스템과 연계함으로써 배관의 신축 변위가 반영된 3차원 캐드 모델을 생성하기 위한 것이다.
특히 배관의 신축 변위가 큰 고온고압의 발전소 및 플랜트 건설과 운전이 일반화되고 있어 배관의 신축 변위가 더욱 중요한 설계 인자가 되고 있으며, 이에 따라 설계단계에서부터 고온 배관의 신축 변위가 주변 구조물에 미치는 영향을 정확히 예측한 배관 배치 설계가 이루어져야 한다.
따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기존의 3차원 캐드 시스템에서 기능을 지원하지 않고 있는 운전상태의 신축 변위가 반영된 배관의 3차원 캐드 모델 작성을 위하여, 배관 응력해석 결과에서 신축 변위 파일을 추출하고, 연계하여 자동으로 신축 변위 상태의 배관의 3차원 캐드 모델을 생성하는 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 다양한 종류의 배관 응력해석 프로그램과 3차원 캐드 시스템의 데이터 호환성 부족으로 인한 문제점을 보완하여, 배관 응력해석 프로그램 종류에 상관없이 배관 응력해석 결과 파일의 신축 변위 좌표 정보를 검색, 배관 응력해석 결과 데이터가 3차원 캐드 프로그램에 사용될 수 있도록 데이터를 변환시키는 캐드 데이터 변환기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 응력에 의한 3차원 배관의 신축변위를 해석하는 응력해석 프로그램의 결과파일을, 3차원 캐드 프로그램에 연계해주는 캐드 데이터 변환기로서,
상기 응력해석 프로그램의 결과파일을 입력받는 결과파일 입력부; 및 입력된 상기 결과파일을 상기 응력해석 프로그램의 종류에 따라 파일구조를 파악하여 상기 3차원 캐드 프로그램이 사용할 수 있는 형태의 신축변위파일을 생성하는 캐드 데이터 생성부;를 포함하는 캐드 데이터 변환기가 제공될 수 있다.
또한, 상기 신축변위파일은,
상기 응력해석 프로그램의 결과파일로부터 상기 배관의 초기좌표, 상기 배관의 최종 변위좌표, 배관 크기, 보온층 두께, 및 피팅류 정보를 검색하고 이들을 기초로 생성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면,
상기 기재된 캐드 데이터 변환기; 상기 응력해석 프로그램; 및 상기 3차원 캐드 프로그램;을 포함하는 3차원 캐드 모델링 시스템이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 3차원 배관의 캐드모델을 작성하기 위한 3차원 캐드 프로그램 및 상기 배관의 응력해석을 위한 응력해석 프로그램을 구비한 컴퓨터를 이용하여 3차원 배관을 설계하는 방법으로서,
상기 응력해석 프로그램을 실행하여 응력해석 결과를 생성하는 단계; 상기 응력해석 결과를 입력받아 상기 응력해석 프로그램의 종류에 따라 파일 구조를 파악하여, 상기 배관의 초기좌표, 상기 배관의 최종 변위좌표, 배관 크기, 보온층 두께, 및 피팅류 정보를 검색하는 검색단계; 및 상기 검색단계에서 검색된 정보를 상기 3차원 캐드 프로그램의 입력파일로 변환시키는 데이터 변환단계; 및 상기 데이터 변환단계에서 변환된 데이터를 이용하여 배관의 변환형상을 출력하는 출력단계;를 포함하는 3차원 배관의 설계방법이 제공될 수 있다.
본 발명은, 기존의 3D CAD 시스템에서 기능을 제공하지 않고 있는 운전상태의 신축 변위3D CAD 모델을 자동으로 생성하여 주변 구조물과의 간섭을 사전에 검토할 수 있게 함으로써 수동입력 및 검토로 인한 오류를 근본적으로 제거하여 3D CAD 모델의 정확성 및 신뢰성 확보에 기여하고 발전소 및 플랜트의 안전운전에 기여할 수 있다.
또한 다양한 3D CAD 프로그램 및 배관응력해석 프로그램의 종류에 상관없이 상호 연계하여 신축 변위 좌표와 3D CAD 모델을 생성할 수 있어 파일의 호환성 문제 해결에도 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐드 데이터 변환기 및 3차원 캐드 모델링 시스템의 개략도이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐드 데이터 변환기 및 3차원 캐드 모델링 시스템의 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 캐드 데이터 변환기는, 예컨대 고온고압의 발전소 및 플랜트 등에서 사용되는 3차원 배관의 신축변위를 해석하는 응력해석 프로그램의 결과파일을 이용하여 일반적인 3차원 캐드 프로그램에 연계시켜줌으로써, 상기 3차원 캐드 프로그램이 응력에 의해 신축 변형된 배관의 형상을 모델링가능하도록 해주기 위해 마련된 것이다.
일반적으로 응력해석 프로그램은 응력해석 결과를 파일로 생성한다. 도시된 바와 같이, 통상의 응력해석 프로그램을 실행하여 배관의 응력해석을 수행하면 결과물로서 모든 문서작성 프로그램에서 열 수 있는 형태인 텍스트(txt) 파일 형식의 배관 응력해석 결과파일(100)이 생성된다.
상기 배관 응력해석 결과파일(100)은 결과정보(110) 및 배관정보(120)를 포함한다. 응력해석 프로그램의 종류에 따라 상기 배관 응력해석 결과파일(100) 내에 포함된 상기 결과정보(110) 및 상기 배관정보(120)의 데이터 구조 및 순서는 다를 수 있다.
그러나, 응력해석 프로그램의 종류에 상관없이, 상기 결과정보(110)는 프로그램 명(111), 해석 응력, 지지대 하중, 해석 하중, 배관의 최종 변위좌표인 해석변위(112), 하중조건 등을 포함한다. 또한, 상기 배관정보(120)는 응력해석을 수행한 배관의 크기(121), 배관두께, 보온층 두께(122), 배관들을 상호 접속하는 피팅류의 정보(123), 지지대 위치, 배관의 초기좌표(124), 배관의 재질정보, 단위계 정보등을 포함한다.
상기 캐드 데이터 변환기(200)는 결과파일 입력부 및 캐드 데이터 생성부를 포함한다.
상기 결과파일 입력부는 상기 응력해석 결과 프로그램의 결과파일(100)을 입력받기 위해 마련된 것이다. 일례로, 상기 결과파일 입력부는 텍스트 형태의 상기 결과파일(100)을 입력받아 메모리에 저장할 수 있다.
상기 캐드 데이터 생성부는, 상기 결과파일 입력부를 통하여 입력된 결과파일(100)을 상기 응력해석 프로그램의 종류에 따라 파일구조를 파악하여 상기 3차원 캐드 프로그램이 사용할 수 있는 형태의 신축변위파일을 생성하기 위해 마련된 것이다.
구체적으로, 상기 캐드 데이터 생성부는, 상기 결과파일(100)을 분석하여 상기 응력해석 프로그램명(111)으로 프로그램을 구분(210)한다. 이후, 상기 응력해석 프로그램의 종류에 맞게 결과파일(100)의 구조를 파악(220)한다. 이후, 결과파일(100)에서 배관의 신축변위좌표를 계산하는 데 필요한 배관의 최종좌표인 해석변위(112), 배관의 크기(121), 보온층의 두께(122), 피팅류 정보(123), 및 배관의 초기좌표(124)를 검색한 후, 이들 정보를 기초로 하여 상기 3차원 캐드 프로그램이 사용할 수 있는 형태의 파일인 신축변위파일(240)을 생성한다.
상기 3차원 캐드 프로그램(300)은 3차원 형상을 모델링하는 일종의 상용프로그램으로서, 일례로 마이크로스테이션(Microstation), 오토캐드(Autocad), 또는 이외의 상용 캐드 프로그램일 수 있다. 상기 3차원 캐드 프로그램(300)은 생성된 상기 신축변위파일(240)을 임포트(310)한다. 이후, 상기 캐드 프로그램을 사용하는 사용자는 3차원 캐드 모델 속성 입력(320)을 통하여 배관정보 및 보온재의 색상과 레이어를 속성 등을 입력한다. 이후, 신축변위 3차원 캐드 모델 생성(330)에서는 입력된 신축변위파일(240)에 포함된 배관을 형상화하는 각 좌표점을 생성하여 선으로 연결하여 배관의 중심선을 생성 및 연결한 뒤, 입력된 배관의 크기, 피팅류 및 보온재 두께를 반영하여 신축변위가 반영된 최종적인 배관의 3차원 캐드 형상을 생성한다.
상기 3차원 캐드 프로그램(300)은 신축변위가 반영된 최종적인 배관의 3차원 캐드 형상을 모델링할 수 있으므로, 온도에 따라 신축변형된 배관이 주변 구조물과 간섭되는지 여부를 육안으로 파악할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 상기 캐드 데이터 변환기(200)에 따르면, 배관 응력해석 프로그램의 종류에 무관하게 해석결과를 캐드 시스템과 연계함으로써 배관의 신축 변위가 반영된 3차원 캐드 모델을 생성이 가능하다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 캐드 모델링 시스템에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 3차원 캐드 모델링 시스템은, 전술한 실시예에 따른 캐드 데이터 변환기, 응력해석 프로그램, 및 상기 캐드 데이터 변환기에서 생성된 신축변위파일을 이용하여 신축변위된 3차원 배관을 모델링하는 3차원 캐드 프로그램을 포함한다. 각각의 구성은 전술한 실시예의 것과 동일하므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 배관의 설계방법에 대해 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 3차원 배관의 설계방법은, 3차원 배관의 캐드모델을 작성하기 위한 3차원 캐드 프로그램 및 상기 배관의 응력해석을 위한 응력해석 프로그램을 구비한 컴퓨터를 이용하여 3차원 배관을 설계하기 위해 마련된 것이다.
상기 3차원 배관의 설계방법은, 상기 응력해석 프로그램을 실행하여 응력해석 결과를 생성하는 단계, 검색단계, 변환단계, 및 출력단계를 포함한다.
상기 검색단계에서는, 상기 응력해석 결과를 입력받아 상기 응력해석 프로그램의 종류에 따라 파일 구조를 파악하여, 상기 배관의 초기좌표, 상기 배관의 최종 변위좌표, 배관 크기, 보온층 두께, 및 피팅류 정보를 검색한다.
상기 변환단계에서는, 상기 검색단계에서 검색된 정보를 상기 3차원 캐드 프로그램이 사용할 수 있는 파일형태로 변환시킨다.
상기 출력단계에서는, 상기 변환단계에서 변환된 데이터를 이용하여 배관의 변환형상을 출력한다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 배관 응력해석 결과파일 110: 결과정보
111: 프로그램 명 112: 해석변위
121: 배관크기 122: 보온두께
123: 피팅류 정보 124: 배관좌표
200: 캐드 데이터 변환기 210: 프로그램 구분
220: 결과파일 구조파악 230: 정보자동검색
240: 신축변위 좌표파일 생성
300: 3차원 캐드 프로그램 310: 신축변위 좌표파일 입력
320: 신축변위 3차원 캐드 모델 속성 입력
330: 신축변위 3차원 캐드 모델 생성

Claims (4)

  1. 응력에 의한 3차원 배관의 신축변위를 해석하는 응력해석 프로그램의 결과파일을, 3차원 캐드 프로그램에 연계해주는 캐드 데이터 변환기로서,
    상기 응력해석 프로그램의 결과파일을 입력받는 결과파일 입력부; 및
    입력된 상기 결과파일을 상기 응력해석 프로그램의 종류에 따라 파일구조를 파악하여, 상기 배관의 초기좌표, 상기 배관의 최종 변위좌표, 배관 크기, 보온층 두께, 및 피팅류 정보를 검색하고, 검색된 정보를 상기 3차원 캐드 프로그램이 사용할 수 있는 형태의 신축변위파일로 변환하는 캐드 데이터 생성부;를 포함하는 캐드 데이터 변환기.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 기재된 캐드 데이터 변환기;
    상기 응력해석 프로그램; 및
    상기 3차원 캐드 프로그램;을 포함하는 3차원 캐드 모델링 시스템.
  4. 3차원 배관의 캐드모델을 작성하기 위한 3차원 캐드 프로그램 및 상기 배관의 응력해석을 위한 응력해석 프로그램을 구비한 컴퓨터를 이용하여 3차원 배관을 설계하는 방법으로서,
    상기 응력해석 프로그램을 실행하여 응력해석 결과를 생성하는 단계;
    상기 응력해석 결과를 입력받아 상기 응력해석 프로그램의 종류에 따라 파일 구조를 파악하여, 상기 배관의 초기좌표, 상기 배관의 최종 변위좌표, 배관 크기, 보온층 두께, 및 피팅류 정보를 검색하는 검색단계;
    및 상기 검색단계에서 검색된 정보를 상기 3차원 캐드 프로그램의 입력파일로 변환시키는 데이터 변환단계; 및
    상기 데이터 변환단계에서 변환된 데이터를 이용하여 배관의 변환형상을 출력하는 출력단계;를 포함하는 3차원 배관의 설계방법.
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